优选化工原理绪论

CGS制
工程制
量的名称 长度
质时 量间
温 度
长 度
力
时 间
温 度
单位符号 cm
g s ℃ m kgf s ℃
参考文献
姚玉英等主编：化工原理， 天津科技出版社 柴诚敬等主编：化工原理学习指导， 天津科技出版社 丛德滋等主编：化工原理详解与应用 化学工业出版社 何潮洪等主编：化工原理习题精解 科学出版社 朱家骅等主编 化工原理 科学出版社 管国锋 化工原理 化学工业出版社 王志魁 化工原理 化学工业出版社 谭天恩等主编：化工原理， 化学工业出版社
➢ 如何提供反应所需的热量
➢ 转化率为多少？
及使用反应放出的热量？
➢ 反应物如何供给、产物又
如何分离？
化工原理是一门以介绍化工生产中各主要单元操作为 基础知识的课程
高压聚乙烯生产的主要步骤
1、化工生产
• 定义：有目的的使原料经过一系列的化学或物理 变化，获得产品的工业过程。 内容包括： – 化学反应过程：在反应器中进行，是反应工程 研究的内容 – 单元操作：包括流体输送、加热、蒸馏等，在 化工生产中占据重要地位；单元操作与其相关 设备是化工原理研究的主要内容。
在对实际过程的机理深入分析的基础上，在 抓住过程本质的前提下，作出某种合理简化， 建立物理模型，进行数学描述，得出数学模型。 通过实验确定模型参数。
研究工程问题的方法是联系各单元操作的另 一条主线。
三 化工过程计算的理论基础
化工计算分为 所用基本关系
设计型计算 操作型计算
质量守恒 能量守恒 平衡关系 速率关系
五 本课程的学习要求
学习中，应注意以下几个方面能力的培养： (1)单元操作和设备选择的能力 (2)工程设计能力 (3)操作和调节生产过程的能力 (4)过程开发或科学研究能力 (5)实验能力
小结
• 要求掌握“单元操作”的概念 • 掌握“质量恒算”与“能量恒算”的概
念，并能进行习题的运算
优选化工原理绪论
王红芳
2020/9/23
一 化工原理研究内容
化工生产中常见的一些问题：
➢ 在什么条件下所期望的化学 ➢ 通过什么样的工程方法和
反应才能发生？
设备来实现其工艺过程？
➢ 反应的速率将会是多大？ ➢ 怎样才能从工业规模生产
➢ 不期望的反应（副反应）速 中获得最佳的经济效益？
率又会是多大？
传递速率
推动力 阻力
含NH3空气
NH3
平衡
含NH3空气
H2O
H2O
含NH3的H2O
传递速率：表示过程进行的快慢 当体系处于不平衡状态时，过程就将进行
速率= 推动力
阻力
四 物理量的单位
量的名称 长度 质量 时间 电流 热力学温度 物质的量
表0-1 国际单位制的基本单位
单位名称
单位符号
米
m
千克
kg
秒
• 过程的平衡问题说明过程进行的方向和所 能达到的极限。当过程不是处于平衡态时， 则此过程必将以一定的速率进行。例如传 热过程，当两物体温度不同时，即温度不 平衡，就会有净热量从高温物体向低温物 体传递，直到两物体的温度相等为止，此 时过程达到平衡，两物体间也就没有净的 热量传递。
传递速率
• 传递过程的速率和传递过程所处的状态与 平衡状态的距离及其它很多因素有关。传 递过程所处的状态与平衡状态之间的距离 通常称为过程的推动力。例如两物体间的 传热过程，其过程的推动力就是两物体的 温度差。 通常存在以下关系式：
s
安培
A
开尔文
K
摩尔
mol
表0-2 国际单位制中具有专门名称的导出单位
量的名称
单 位 名 称 单 位 符 号 其它表示式示例
频率
赫兹
wk.baidu.com
Hz
s－1
力；重力
牛顿
N
㎏·m/s2
压力（压强），应力 帕斯卡
Pa
N/m2
能量，功，热
焦耳
J
N·m
功率
瓦特
W
J/s
摄氏温度
摄氏度
℃
*
表0-3 CGS制与工程制的基本单位
2、单元操作
• 定义：化工生产中不进行化学反应的步骤
• 分类：按照物理作用原则，可分为三类[图] – 动量传递过程：遵循流体力学基本规律 – 热量传递过程 – 质量传递过程：如吸收、蒸馏、萃取、吸附、 离子交换等
气体 液化
液体 汽化
蒸发 浓缩
加热 冷却
流体 输送
过滤 与 沉降
搅拌
喷雾
动量传递
干燥
单元操作中常用的基本概念
➢物料衡算 ➢能量衡算 ➢物系的平衡关系 ➢传递速率关系
物料衡算
依据质量守恒定律，进入与离开某一化工过程
的物料质量之差，等于该过程中累积的物料
质量，即
∑mf - ∑mp = A
（0-1）
式中：∑mf——输入量的总和
∑mp——输出量的总和；
A——∑累积量
对于连续操作的过程，若各物理量不随时间改
变，即为稳定操作状态时，过程中不应有物
料的积累。则物料衡算关系为：
∑mf＝∑mp（0-2）即：输入=输出
例：湿物料原来含水16%（质量%），在干燥器中干燥 至含水0.8%，试求每吨物料干燥出的水量。
解：1. 绘流程图。
X
含水16% 湿物料
干物料
含水0.8%
2. 划定恒算范围：用一圈封闭虚线表示，以虚线为界， 以箭头表示物流方向，凡是穿越边界指向内的，都属于 输入项，反之，属于输出项。
热量 传递
结晶
质量 传递
精馏
气固 吸附
流态 化
气液 吸收
液液 萃取
二 化工原理课程的研究方法
1、实验研究方法（经验法）: 用量纲分析和相似论为指导，依靠试验
来确定过程变量之间的关系，通过量纲为 一数群（或称准数）构成的关系式来表达。 是一种工程上通用的基本方法。
2、数学模型法（半经验半理论方法）
3. 规定恒算基准：本题中以物料的含水量作为基准。 4. 列出算式求解： 设每吨物料干燥出的水量为X Kg
1000 × 16%=（1000-X） × 0.8%+X X=153Kg
能量衡算
本课程所用到的能量主要有机械能和热能。 能量衡算的依据是能量守恒定律。 热量衡算的步骤与物料衡算的基本相同。
物系的平衡关系